Давление кислорода при резке металла: Ручная и механизированная кислородная резка

Газокислородная резка металла: технология, виды, условия, процесс

В любой отрасли, изготовляющей, ремонтирующей или перерабатывающей металлические изделия, требуется резать металл. Для чернового раскроя и разборки неразъемных соединений металлических конструкций существует сравнительно несложная и недорогая технология — газокислородная резка металла. Газокислородный способ резания отличается высокой мобильностью. Для работы требуется несложное оборудование, необходимо тщательно соблюдать меры безопасности — способ пожароопасен.

Газокислородная резка металла

Технология резки газом

Газокислородная резка используется при раскрое стальных сплавов толщиной от 5 до 60 мм. Нагрев и плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого при реакции окисления. В ходе реакции полоса металла сгорает с высокой скоростью в узком пучке пламени, направляемом на обрабатываемую поверхность. Продукты сгорания удаляются из зоны резания потоком газа.

При подготовке и проведении процесса газокислородной резки необходимо соблюдать следующие требования:

• Тщательно очистить поверхность по линии разреза и прилегающую к ней зону на 10-15 см. Необходимо удалить следы старой краска, масложировые пятна, смазочные материалы. Наличие таких загрязнений может стать причиной возгорания или даже взрыва. Следует также по возможности зачистить ржавчину. Она выступает в роли теплоизолятора и замедляет резание.
• Со стороны тыльной поверхности разрезаемой детали следует предусмотреть свободное пространство в 5-10 см. Через него должна выходить газометаллическая струя. Если она будет отражаться обратно на деталь, возникнет нежелательная турбулентность газового потока. Это отрицательно скажется на скорости резания и может привести к термической деформации заготовки.
• Нельзя отклонять резак от вертикали более чем на 5°. Это приведет к искажению формы факела, снижению точности реза и качества поверхности.
• Требуется высокая квалификация и значительный практический опыт газосварщика. Только тогда можно гарантировать высокую точность реза и достаточную производительность.

Технология газокислородной резки

Виды резки металла газом

Газокислородная резка имеет несколько разновидностей. Ученые и инженеры разработали эти методы, исходя из особенностей применения в конкретных условиях. Наиболее употребительны следующие методы резки:

• Пропаном. Этот довольно популярный способ применим для титановых, низколегированных сплавов и сталей с низким содержанием углерода. Для углеродистых и высокоуглеродистых сталей он не подходит. Для большей производительности и энергоэффективности пропан могут заменять на метан или ацетилен.
• Воздушно — дуговая. В дополнение к сгоранию материала в струе кислорода меду заготовками и встроенным в резак электродом возбуждается электродуга. Она плавит металл в районе линии реза, а газовый поток уносит его остатки. Метод не позволяет разрезать толстые изделия, зато дает возможность делать разрезы большой ширины. Это очень полезно при выполнении фасонного раскроя и позволяет существенно снизить трудоемкость операции.
• Кислородно-флюсовая. При данном методе в рабочую область подается флюсовый порошок. Этот компонент участвует в физико-химических процессах и обеспечивает повышенную пластичность и податливость материала во время резания. Способ применим для резания сплавов, на поверхности которых образуются прочные и термостойкие оксидные пленки. Применение флюса позволяет избавиться от них, сместив температурный баланс в зону более высоких температур. Особенно эффективен данный метод для чугунных, медных, бронзовых и латунных изделий, заготовок с высокой степенью зашлакованности и для железобетона.
• Копьевая. Применяется при разборке металлических конструкций, технологических отходов, разделке массивных крупногабаритных заготовок. Струя кислорода пропускается через тонкую стальную трубку — газовое копье. Копье является расходным материалом, оно сгорает в ходе процесса, повышая температуру и эффективность основной реакции и позволяет дополнительно концентрировать режущий факел. В результате скорость разделки существенно возрастает.

Технологически процесс газокислородной резки предполагает ведение резака газорезчиком вручную.

Подача газов управляется одним общим или двумя раздельными запорными вентилями. Применение раздельных вентилей позволяет точно настраивать состав смеси и оперативно перестраивать оборудование для другого вида работ.

Промышленная газокислородная сварка

Рукоятка резака снабжена тремя патрубками с разъемами. По ним подводится кислород, пропан (или ацетилен) и охлаждающая жидкость. Давление кислорода устанавливается на баллонном редукторе и может достигать 12 атмосфер.

После выполнения поджига в факел резака подается кислород. Сгорание пропана нагревает поверхность заготовки до такой температуры, что начинается химическая реакция его окисления. Она идет настолько интенсивно, что деталь прожигается насквозь струей режущего кислорода и газовый поток выносит сгорающие частицы металла в разрез.

Устройство резака

Условия для газокислородной резки

Для успешного применения газокислородной технологии резки металла следует соблюдать ряд обязательных условий:

• температура плавления (T_плав) материала должна превышать температуру горения (T_воспл) в кислородной среде. Разница должна составлять не менее 50 °С, чтобы исключить вытекание расплава и неоправданное расширение зоны разреза. Так, для конструкционных сплавов T_плав=1540 °C, а T_воспл= 1150 °С. С увеличением содержания углерода температура плавления понижается. Это затрудняет резание чугунов и высокоуглеродистых сплавов обычным резаком.
• T_плав разрезаемого материала должна превышать T_плав оксидных пленок на его поверхности. Тугоплавкая оксидная пленка будет препятствовать доступу кислорода к поверхности металла и реакция горения не сможет начаться. Так, оксиды хрома и конструкционная сталь 3 имеют температуры плавления соответственно 2270 и 1540 °С. Выходом из такой ситуации может быть применение флюсового порошка, вступающего в реакцию с оксидной пленкой и преобразующего ее в вещества с более низкой температурой плавления.
• Оксиды, возникающие в процессе резания, должны иметь высокую жидкотекучесть. Если текучесть низкая, то они облепляют кромки линии разреза, препятствуя горению основного материала. Специально подобранный флюсовый порошок также помогает решить эту проблему, повышая текучесть оксидов. Но это приводит к удорожанию процесса.
• Разрезаемый материал должен иметь низкую теплопроводность. В противном случае тепло будет отводиться из рабочей зоны и температуры возгорания металла в месте проведения работы будет не достичь. Реакция не сможет начаться либо будет протекать нестабильно, увеличивая расход газа, снижая точность и качество поверхности реза.

Условия для газокислородной резки

Расход газа при резке металла

Расход газа во время проведения операции зависит от сочетания нескольких факторов.

Определяющим из них является выбранный вид газокислородной резки. Так, воздушно-флюсовый метод при прочих равных параметрах расходует газа меньше, чем кислородно — дуговой.

Кроме того, на расход рабочего газа влияют следующие параметры:

• Навыки газорезчика. Опытный мастер будет расходовать газа на единицу длины реза существенно меньше, чем его начинающий коллега.
• Разрезаемый материал. Термостойкие сплавы требую большего расхода.
• Толщина материала. Чем толще раскраиваемая заготовка или разрезаемое при демонтаже изделие, тем выше будет расход.
• Ширина разреза.

Последним, но не маловажным фактором, влияющим на потребление газа, является общая исправность оборудования и его правильная настройка.

Неисправный вентиль или соединение, неотрегулированная горелка могут не только повысить расход на десятки процентов, но и стать причиной серьезной аварии.

Применение качественных промышленных газов с предписанной технологией степенью очистки от посторонних примесей также повышает производительность и снижает расход.

Преимущества и недостатки технологии

Газокислородная резка обладает целым рядом достоинств, делающим эту технологию экономически эффективной, а в ряде случаев — и просто незаменимой:

• Большая толщина разрезаемого материала.
• Выполнение разрезов любой сложности, в том числе многоступенчатых.
• Кроме сквозного реза, возможен рез на определенную глубину, что позволяет проводить фасонную обработку поверхности.
• Низкая себестоимость операции при достаточном качестве поверхности реза.
• Высокая производительность.
• Высокая мобильность делает метод незаменимым при демонтаже сложных промышленных конструкций и корпусов судов, а также при работе в труднодоступных местах.

Как и любой реально существующей технологии, есть у нее и минусы:

• Требует высокой квалификации и продолжительного набора опыта оператором резака. Начинающим доступны только самые простые операции типа прямого реза тонкого листа.
• Пожароопасность и взрывоопасность. Метод требует проведения ряда подготовительных операций для обеспечения безопасных условий работы и тщательного соблюдения требований безопасности в ходе ее выполнения.
• Невысокая точность раскроя, особенно при ручном резании. Как правило, необходима дополнительная механическая обработка заготовок для приведения размеров и формы в соответствие с чертежом.
• Температурное воздействие на материал может привести к деформациям — короблению, кручению и пр. Это не так важно при демонтаже, но привносит дополнительный риск при раскрое листов.

Стационарные автоматизированные установки плазменной резки металла позволяют побороть большинство недостатков, но лишают процесс мобильности.

Качество резки

Качество газокислородной резки является весьма важным фактором и слабым местом технологии. Чтобы его обеспечить, необходимо контролировать следующие параметры:

• Подача кислорода. Необходимо точно выдерживать этот параметр. Недостаточная подача вызывает неполно окисление разрезаемого материала и накапливанию оксидом в рабочей зоне Переизбыток же охлаждает рабочую зону и выносит из нее тепло, приводя к нестабильности реакции горения.
• Чистота промышленного газа. Применение загрязненного кислорода приводит к скоплению шлаковых масс на нижней стороне разреза, снижению скорости резания и повышенному расходу газа.
• Мощность факела подогрева. Исходя из состава газовой смеси, различают три типа пламени. Окислительное применяется для работы с листом в 3-9 мм. Обычное — для заготовок от 10 до 100 мм. Для более толстого материала используют т.н. науглероживающее пламя подогрева.
• Длина факела. Факел должен быть длиннее, чем толщина детали. Это позволит эффективно выносить продукты горения за пределы рабочей зоны.

Качество резки металла

Опытный мастер должен быть способным одновременно контролировать все указанные параметры.

Скорость резки

Скорость газокислородной резки требуется выдерживать ровно такую, какая предусмотрена технологией.

В случае занижения скорости движения резака происходит перегрев материала и оплавление кромок.

При превышении может начаться частичный или полный непрорез металла, поскольку струя кислорода будет запаздывать и отклоняться.

Контролируют скорость визуально, по направлению факела и искр, вылетающих с тыльной стороны заготовки.

Зависит скорость также и от толщины разрезаемого металла.

Подготовка к резке металла

В ходе подготовительных операций линия резки и околоразрезная зона должны быть зачищены механическим способом от ржавчины, окалины, остатков лакокрасочных покрытий. Масложировые загрязнения следует удалить органическими растворителями.

Присутствие загрязнений в рабочей области приводит к снижению производительности и качества поверхности кромок.

Кроме того, загрязняющие вещества могут вступать в химические реакции при высокой температуре с образованием нежелательных соединений, налипающих на тыльную сторону разреза в виде шлаков.

Подготовка оборудования для газокислородной резки

Заготовку следует надежно закрепить в выбранном положении. Преимущество обычно остается за нижним положением — в нем облегчен доступ к детали и вынос сгоревшего металла с тыльной стороны разреза. Для этого нужно уложить заготовку на специальный раскроечный стол или подложить под нее негорючие подкладки.

Установка для газокислородной резки металлов

Перед тем как зажечь газокислородный  резак

Следует провести полную проверку оборудования:

• Осмотреть горелку, все разъемы, шланги, баллоны и арматуру на предмет отсутствия механических повреждений.
• На слух проверить отсутствие утечки газа. Проверять утечку зажженной спичкой недопустимо.
• Поверить инжекцию.

Осмотр резака

Особо опасной неисправностью, делающей невозможной дальнейшую работу, является обратный удар — распространение пламени в обратном направлении внутрь горелки. Если оператор слышит повторяющиеся хлопки или видит, как пламя втягивается внутрь горелки, он должен немедленно перекрыть подачу пропана, затем кислорода. Горелку следует остудить. Далее необходима прочистка и продувка инжектора, смесительной камеры и форсунок. Все соединения после продувки необходимо подтянуть. Категорически недопустимо:

• Продолжение резки при обратном ударе или нарушении регулировок состава газовой смеси.
• Удержание шлангов в руках или опора их на другие части тела.
• Движение с работающей газокислородной горелкой. При необходимости сменить рабочее место резак следует погасить и вновь разжечь на новом месте.
• Оставлять работающую горелку без присмотра.

Резак

Рабочая зона должна быть не захламлена и обеспечивать свободное перемещение оператора и шлангов.

Резка металла

Работа осуществляется в следующей последовательности:

• прогреть кромку, отклонив резак в сторону детали на 2-3°:
• поставить газокислородную горелку в вертикальное положение и подать кислород;
• снова отклонить резак на 2-3° в сторону реза;
• плавно, без рывков, вести горелку по линии разреза;
• перед окончанием линии немного снизить скорость и дорезать линию до конца.

Перед началом резания следует убедиться в том, что отрезаемый кусок конструкции надежно закреплен и не упадет на оператора или его коллегу

После окончания резки

Правильное завершение операции — это залог безопасности и качества работы. По окончании резания следует:

• Перекрыть подачу кислорода, а затем — горючего газа.
• Закрутить баллонные вентили.
• Открыть вентиль подачи кислорода на горелке и дать газу из шланга уйти в атмосферу, после чего закрутить его.
• Провернуть винт регулировки подачи кислорода, освободив его пружину.
• Очистить форсунки резака от шлаков и нагара.
• Отсоединить горелку от шлангов, свернуть их и подвесить в отведенном месте.
• Убрать газокислородную горелку в отведенное место хранения.

Резка металла газом

Перед тем, как покинуть рабочее место, следует убедиться в отсутствии задымления постороннего запаха и других признаков очагов возгорания.

Деформация материала при резке газом

Термические деформации часто сопутствуют технологическим операциям, связанным с нагревом заготовок до высоких температур. Чаще всего встречается изгиб и коробление.

Для снятия внутренних напряжений, возникших поле газокислородной резки, и восстановления формы деталей, применяют следующие приемы:

• термообработка методом отпуска или отжига;
• правка на правильных вальцах;
• прочное крепление проката перед раскроем и до полного остывания;
• повышенная скорость резания.

Кроме изменения формы, неравномерный нагрев может привести и изменению механических свойств заготовки. Их восстанавливают термообработкой.

Обратный удар при резке газом

Явление обратного удара заключается в изменении направления горения струи газовой смеси. При этом фронт горения втягивается в форсунку и далее начинает распространяться внутри горелки и по шлангам. В наихудшем случае он может привести к взрыву редукторов или даже баллонов с газом. Это серьезная угроза здоровью и жизни сотрудников и сохранности материальных ценностей. Во избежание печальных последствий резак оборудуется обратным клапаном, отсекающим подачу газа при изменении давления.

Обратный удар при резке металла

Пропан или ацетилен: что предпочесть?

Для кислородной резки используют несколько подогревающих газов. Наиболее часто применяют пропан. Это объясняется следующими его достоинствами:

• Низкая пожароопасность и взрывоопасность по сравнению с ацетиленом.
• Характерный запах меркаптановых добавок в пропане позволяет легко идентифицировать факт и место разгерметизации и утечки.
• Существенно более низкая стоимость пропана.

Ацетилен обладает своими достоинствами, которые в определенных обстоятельствах делают его более предпочтительным выбором. В их числе вдвое больший энергетический потенциал. При резке толстых конструкций или при необходимости обеспечить высокую скорость резания это становится определяющим фактором. Однако ацетилен более сложен в обращении, для него строже нормы безопасности и он существенно дороже.

Кроме того, ацетилен издает характерный неприятный запах, и в помещениях ограниченного объема он будет мешать другим работам.

Для работы в установке газокислородной резки не подходит бытовой газ. Там пропан смешан с бутаном, замедляющим или останавливающим процесс первичного нагрева. Промышленный пропан не содержит этой вредной примеси. При снижении температуры ниже 10 °С плотность пропана растет настолько, что изменяется скорость его подачи в горелку. Это приводит к снижению производительности и к повышенному износу деталей и узлов резака.

Кроме подогревающего газа, важно уделять внимание и держать под постоянным контролем узел подачи кислорода. Давление режущего кислорода — свыше 10 атмосфер, и при его утечке можно получить сильные ожоги.

Особенности выполнения ручной резки

Одна из самых распространенных ошибок резчика, приводящая к большому количеству дефектов — это запаздывание струи кислорода. Причинами этого явления служат неравные условия горения по глубине разреза. В средних и нижних слоях заготовки часть энергии факела растрачивается на непроизводительное нагревание соседних областей. Кроме того, часть энергии расходуется на образование окислов. Как следствие, факел отстает от горелки, и фронт разреза вместо вертикального становится наклоненным назад. Если идет раскрой листа и требуется высокая точность разреза, такой порок неприемлем. Для борьбы с этим нежелательным явлением форсунки горелки наклоняют немного назад. Часть факела отражается от фронта разреза, прогрев становится равномерным и обеспечивается требуемая точность, хоть и снижается скорость.

Кроме скорости движения резака, исключительно важна плавность этого движения. Рывки приводят к образованию термических напряжений и, в конечном счете — дефектов структуры. Не менее важно сохранение заданного угла наклона форсунок к разрезаемой поверхности.

Газокислородная резка не подходит для разделки металлов с низкой температурой плавления и высокой теплопроводностью. Детали из алюминия, например, просто расплавятся.

Точность ручной резки повышают с помощью использования шаблонов и лекал из материалов с высоткой температурой плавления.

Их накладывают на подлежащий раскрою лист и плавно обводят контуры горелкой. При этом повышается точность раскроя и качество поверхности среза, снижается и коэффициент отходов.

Механизированная газопламенная резка

Еще больше улучшить точность и коэффициент использования металла позволяют механизированные и автоматизированные установки газоплазменной резки. Их основные достоинства следующие:

• Высокая скорость реза с сохранением точности.
• Ниже требования к квалификации и опыту газорезчика.
• Автоматический контроль и коррекция параметров работы, включая скорость движения, наклон резака, подачу газов, ширину и длину факела. Это позволяет снизить непроизводительные потери металла.
• Входной контроль качества газов. При превышении допустимого содержания примесей установка блокирует работу.
• Совместимость с компьютерными программами оптимизации раскроя заготовок позволяет избежать процедуры разметки. Это повышает коэффициент использования металла и снижает себестоимость раскроя.
• Функция предварительного прогрева листа позволяет снизить термические напряжения в нем и уменьшить коробление. Предварительный прогрев также сокращает время выполнения основной операции.
• Вспомогательные устройства удаляют с поверхности листа шлаки и нагар, причем без остановки основной операции.

Рабочие параметры современных автоматических установок для раскроя достигают:

• скорость резания — до 0,6 метра в минуту;
• ширина разреза- 1-2 мм;
• точность соблюдения размеров — до 1 мм.

Механизированная газопламенная резка

Имеет автоматическая газокислородная резка и ряд недостатков. Это, прежде всего, ограничения по размеру раскраиваемого листа. Установка строго стационарна и не может использоваться в мобильном варианте, ее монтаж и наладка занимают несколько недель.

Процесс кислородной резки

Процесс кислородной резки

Процесс кислородной резки основан на свойстве горения металла в струе кислорода и удаление этой струей образующихся оксидов.

Перед началом данного процесса следует ознакомится с техникой кислородной резки.

Процесс резки начинается с нагрева металла до температуры воспламенения, развивающееся при этом тепло реакции сгорания металла, способствует дальнейшему нагреву соседних частиц до температуры воспламенения, благодаря чему режущая струя кислорода непрерывно проникает на всю глубину и прорезает его насквозь, при этом часть металла вдоль плоскости реза обращается в окислы металла и выдувается струей кислорода.

Для устойчивого протекания процесса резки необходимо соблюдать следующие условия:

1.Температура горения металла должна быть ниже температуры плавления металла; в противном случае металл расплавится и стечет раньше, чем успеет сгореть.

2.Образующиеся при резке шлаки, состоящие преимущественно из окислов металла, должны быть легкоплавкими и жидкотекучими, и стекать под действием струи режущего кислорода.

3.Теплота выделяемая реакцией сгорания металла, должна быть достаточной, чтобы обеспечить непрерывное продолжение начавшегося процесса резки.

4.Теплопроводность металла должна быть достаточно малой, чтобы предупредить большие потери тепла от места резки на бесполезный подогрев всей массы металла.

5.Температура плавления металла должна быть выше точки плавления окислов; в противном случае образующиеся в процессе резки окислы не смогут отделяться от основного металла, не будет непрерывным. Этим условиям удовлетворяет железо (сталь), титан (и его сплавы), и марганец.

Разрезаемость стали и влияние углерода и легирующих элементов на кислородную резку сталей

Способность металлов подвергаться кислородной резке зависит от того, насколько полно удовлетворяется приведенные выше условия.

Влияние углерода на разрезаемость

Металл	Характеристика разрезаемости
Низкоуглеродистая сталь	При содержании углерода до 0,3% разрезаемость хорошая
Среднеуглеродистая сталь	С увеличением содержания углерода с 0,3% до 0,7% резка осложняется
Высокоуглеродистая сталь	При содержании углерода свыше 0,7% до 1% резка затруднительна и требуется предварительный подогрев стали до температуры 300-700°С. При содержании углерода более 1-1,2% резка невозможна (без применения флюса)

Марганец (Mn) — облегчает резку. Ухудшает резку при содержании более 4%.

Кремний (Si) — стали, при содержании углерода до 0,2 % и Si до 4 %, режутся хорошо.

Хром (Сг) — стали с содержанием Сг до 1,5% режутся хорошо, при повышении содержания резка затрудняется и при содержании свыше 8-10% — кислородная резка невозможна (здесь применяется кислородно-флюсовая или воздушно-плазменная резка).

Никель (Ni) — хорошо режутся стали с содержанием Ni до 0,7%, если содержание углерода в стали не более 0,5%, то она режется хорошо с содержанием Ni до 4-7%, при содержании более 34% — резка ухудшается.

Медь (Си) — стали с содержанием Си до 0,7% режутся хорошо.

Молибден (Мо) — обычные молибденовые стали режутся удовлетворительно при содержании до 0,25-0,3%, резка не затрудняется, но происходит закалка кромки реза.

Вольфрам (W) — стали с содержанием W до 10% режутся хорошо и удовлетворительно, при содержании свыше 10% резка сильно затруднена.

Сера и Фосфор (S и Р) — при содержании этих элементов в пределах, предусмотренных стандартами, — на резку не влияют.

Основные показатели режима кислородной резки:

• мощность пламени
• давление режущего кислорода
• скорость резки

Мощность пламени зависит разрезаемого металла, состава и состояния стали (прокат, поковка, отливка). При ручной резке, из-за неравномерности перемещения резака, обычно в 1,5-2 раза увеличивают мощность пламени по сравнению с машинной резкой. При резке литья, т.к. поверхность отливки обычно покрыта формовочной землей и пригаром, мощность пламени увеличивается в 3-4 раза.

Для резки сталей толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя, а при толщине металла свыше 400 мм целесообразно использовать подогревающее пламя с избытком ацетилена (науглероживающее) для увеличения длины факела (помимо применения более высокого давления кислорода) и прогрева нижней части реза.

Выбор давления режущего кислорода зависит, прежде всего от толщины разрезаемого металла и чистоты кислорода. При более высоком давлении используются мундштуки с большим диаметром канала режущего кислорода. Для каждого мундштука (наружного и внутреннего) существует оптимальная величина давления при изменении которой в ту или иную сторону, качество реза ухудшается и изменяется скорость резки. Соответственно может увеличиваться и расход кислорода на 1 пог. м. По указанным причинам следует строго руководствоваться эксплуатационной документацией на ручные и машинные резаки.

Скорость резки должна соответствовать скорости оксидирования (горения) металла по толщине разрезаемого листа.

При замедленной скорости происходит оплавление верхних кромок разрезаемого листа и расплавленные оксиды (шлаки, грат) из разреза вылетают в виде пучка искр в направлении реза.

При слишком большой скорости, вылет искр из разреза слабый и направлен в обратную сторону движения резака. След реза на вертикальной поверхности значительно «отстает» от вертикали. Возможно непрорезание металла.

При оптимальной скорости резки поток искр с обратной стороны разрезаемого листа сравнительно спокоен и направлен почти параллельно кислородной струе. След реза лишь немного «отстает» от вертикали, шероховатость реза незначительна и грат легко отделяется от нижней кромки реза. Рез ровный.

Статья разработана при поддержке сайта www.pgn.su. Это официальный сайт НПП ПромГрафит, которые предлагают современные уплотнительные материалы и термоизоляцию собственного отечественного производства.

Читайте также:

Термообработка сварных деталей из низкоуглеродистой стали. ВСтЗпс, ВСтЗсп, 20, 25, 30, 25Л, 20К, 09Г2С, 15ГС, 20ГСЛ, 10ХСНД

Вольфрамовые электроды

Инерционные пылеуловители

Промышленный образец

Хранение и транспортировка сварочных материалов

Расход кислорода и пропана при резке металла

Проверьте исправность манометров. Обратите внимание на герметичность газовых редукторов.Процесс резки

1. Начинайте резку металла с той точки, от которой должен пойти разрез.
2. Разогрейте эту точку до температуры возгорания металла (1000-1300 C). Когда металл воспламенится (поверхность при этом будет выглядеть мокрой) откройте вентиль режущего кислорода и пустите узконаправленную струю.
3. Плавно ведите резак кислородный по линии разреза, под углом 84-85° в противоположную сторону от резки. Если толщина метала больше 95 мм, сделайте отклонение на 7-10°.
4. После того, как линия разреза достигла 15-20 мм, измените угол наклона на 20-30°.

При правильном выборе скорости перемещения газового резака поток искр и шлака вылетает из разреза прямо вниз, кромки при этом получаются чистыми, отсутствуют подтеки и наплавления.

Если в процессе выполнения работы у вас оборвался кислородный шланг – не паникуйте. Закройте подачу пропана, а затем оба баллона. Исчезнувшее в процессе регулировки пламя нужно разжечь повторно, предварительно закрыв вентили резака.

Техника безопасности при резке и сварке

Разработанные четкие правила техники безопасности позволили сделать процесс контролируемым, жизнь и здоровье резчиков и окружающих стала вне опасности:

1. Использование специальной маски с светофильтрами, респиратора и защитного костюма.
2. Допуск к работам лиц, достигших возраста 18 лет и прошедших специальный курс по газовому делу, имеющие удостоверение с отметкой на проведение данного вида работ.
3. Обмыливание на плотность всех соединений аппаратуры, трубопроводов и арматуры для предотвращения утечки газа.
4. Использование специальных тележек и носилок для перемещения отдельных баллонов. Отсутствие ударение баллонов друг о друга при транспортировке.
5. Не допускается попадание на кислородный редуктор, вентиль или шланг сжиженного газа, жиров, масла.
6. Запрещается открывание замасленными руками редуктора и вентиля кислородного баллона.
7. Перед началом работ необходимо выпускать через резак смесь газа и воздуха, образующуюся в шланге. Таким образом предотвращаем появление обратного удара в шланг и редуктор.
8. Прогрев металла только сжиженным газом без кислорода строго запрещается.

Класс арматуры. А-IА-III

Диаметр стержней, мм. 12-25

§ 59. Ручная дуговая сварка валиковыми швами

Тип соединения 21 (рис. 60)

Норма на 10 соединений

Диаметр стержней, мм

Масса наплавленного металла, кг

Расход электродов, кг

Класс арматуры. А-I A-II А-III

Диаметр стержней, мм. 8-40 10-40 8-40

Раздел IV. ГАЗОВАЯ РЕЗКА

1. Производственные нормы предусматривают ручную и механизированную резку.

2. Нормы даны для резки листовой стали в нижнем положении, труб – в неповоротном положении. При резке труб в поворотном положении к нормам расхода следует применять поправочный коэффициент 0,87.

3. Нормы разработаны для резки с применением кислорода чистотой 99,5%. При применении кислорода другой чистоты нормы необходимо умножить на поправочные коэффициенты:

Чистота кислорода, % 99,8 99,5 99 98,5 98

Поправочный коэффициент 0,9 1,0 1,1 1,2 1,25

4. При резке одним резаком со снятием кромок за толщину стали следует принимать толщину кромки, кроме случаев, указанных в примечаниях табл. 106 и 113.

5. При резке листовой стали с радиусом кривизны менее 300 мм к нормам необходимо применять поправочный коэффициент 1,1.

6. В § 68 представлены нормы на вырезку отверстий или обрезку концов патрубков, при вварке которых расположение к оси трубы предусмотрено под углом 90°. При вырезке косых патрубков расположение которых к оси трубы будет составлять 45 и 60°, необходимо применять поправочные коэффициенты соответственно 1,2 и 1,16.

7. В табл. 106, 112 даны нормы расхода материалов на 1 м реза. При отсутствии в табл. 107 и 113 необходимого диаметра трубы норма расхода рассчитывается по формуле

НТР=Н1 м шва??lШВА,

где НТР – норма расхода материалов на резку трубы необходимого диаметра, л;

Н1 м шва – норма расхода материалов на 1 м реза определенной толщины, л;

lШВА – длина окружности трубы необходимого диаметра, м.

При отсутствии в табл. 108 и 109 необходимого диаметра трубы норма расхода рассчитывается по указанной формуле с применением поправочных коэффициентов соответственно 1,23 и 1,05.

8. В табл. 99-113 нормы расхода газов приведены в литрах (л). При необходимости получения нормы расхода газов в килограммах (кг) должны быть применены следующие поправочные коэффициенты: для кислорода – 0,00133; для ацетилена – 0,00109; для пропан-бутановой смеси – 0,00194; для природного газа – 0,008.

Глава 9. РУЧНАЯ ГАЗОВАЯ РЕЗКА

§ 60. Резка листовой стали

Норма на 1 м реза

Толщина металла, мм

Расход материалов, л, по видам резки с использованием

Расход кислорода на 1 метр реза

Разновидности термической резки металла.

Рассмотрим три основных способа терморезки. Первый по распространению тип – это кислородно-автогенная резка. Область применения – раскрой листового и сортового углеродистого, низколегированного металлопроката, обрезка лишних выступов и кромок, которые образовались во время литья, подготовка деталей под сварку, разделка металлолома и прочее. Данный способ не применяется для разделения нержавеющих высоколегированных сталей, цветных металлов и чугуна.

Следующий тип – это плазменно-дуговая резка. Область применения – это также раскрой, но в данном случае низко- и высоколегированных сталей, а также алюминия, меди и их сплавов.

И последний тип, который мы рассмотрим в данной статье – это лазерная резка, которая является одним из инновационных методов резки металлов. Этот способ значительно расширяет область применения газовой резки и, благодаря этому, можно эффективно разделять тонколистный прокат, специальный профильный прокат, тонкостенные трубы, как из металлических, так и не из металлических деталей. Расход газового топлива в различных способах (кислород, ацетилен, пропан) на разделение определяется по специализированным таблицам в зависимости от режима резки, а также от толщины разрезаемого металла.

При вышеупомянутых типах резки по видам топлива номинируется расход газов, которые используются для разогрева разрезаемой конструкции, для резки, а также для образования плазмы. Повторим, что к таким относятся: кислород, газы-заменители (пропан- бутан, природный газ и др.), ацетилен, а также азот. Кроме этих газов, используются водород и аргон, но их область и популярность применения не значительна, поэтому включать в содержание статьи мы их не будем.

Во время работы с плазменно-дуговым прибором важно заранее планировать количество сменных специальных электродов (катодов), с циркониевыми или гафниевыми вставками. Нормы расхода данных электродов меняются в зависимости от интенсивности рабочего процесса и в общем, не превышают 4 стержней за одну смену. Более точное нормирование расхода стержней будет указано в инструкции по эксплуатации данного агрегата.

Расход газов на резку металла: нормы.

Расхода кислорода на резку металла, как и расход других газов, рассчитывается по специальной формуле:

Рдет = HL + HКh

И в этом уравнении Н – это нормативы расхода во время рабочего процесса, кубический метр газа на метр реза. L – величина разреза или вырезаемой детали, метр. Kh – это коэффициент, который учитывает множество особенностей рабочего процесса: расход газа на начальном этапе резке, продувка и регулировка, зажигание плазменной дуги, на прогрев металла, и, как правило, он равняется 1.1 при единичном производстве, или 1.05 – при промышленном производстве.

Норма расхода кислорода на резку металла и прочих газов (Н, кубический метр на один метр разреза) во время разделения в зависимости от мощностей оборудования и режима резки, высчитывается по следующей формуле:

H = Р/V

Где Р – это допустимый расход газов, который указан в технических характеристиках используемого оборудования, метр кубический на час, а V – это скорость разделения метр на час.

Основные значения газового расхода по различным диапазонам скорости резки для некоторых типов оборудования, которые можно применять для расчётов крупного масштаба в промышленном производстве, приведены в следующей таблице.

Как происходит резка металла газом

Основные сведения

Наиболее распространенный способ для осуществления резки металла сегодня – автогенный, его еще называют газовый или кислородный. Его суть сводится к тому, что под воздействием пламени газа, металл нагревается и начинает плавиться, а под воздействием струи кислорода происходит его сгорание, делая узкий паз.

В качестве подогревателя используют ацетилен, пропан-бутан, природный, коксовый газ.

Резка металла может классифицироваться в зависимости от необходимого конечного результата:

• поверхностная;
• разделительная;
• резка копьем.

Поверхностная газовая резка применяется в случаях, когда необходимо удаление слоев металла, чтобы образовались шлицы, канавки и другие конструктивные элементы.

Разделительный вид предусматривает выполнения сквозного реза, для получения необходимого количества металлических элементов, частей. Прожиг металла для получения глубоких или сквозных отверстий называется резкой копьем.

Технологический процесс

Строение режущего аппарата сконструировано таким образом:

• газовая горелка;
• два баллона;
• смеситель;
• регулятор давления;
• шланги.

Газовая горелка состоит из головки с несколькими соплами, в основном достаточно трех. Через два боковых подается горючее вещество, через третий, который размещается посредине, подается кислород. Баллоны предназначены непосредственно для газа и кислорода, в зависимости от объемов предполагаемой работы подбираются соответствующие по вместительности баллоны.

Для обеспечения одного часа непрерывной работы будет расходоваться в среднем 0,7 м 3 ацетилена (1 м 3 пропана) и 10 м 3 кислорода. В целом необходимое количество исходного сырья будет зависеть от плотности металла и необходимой температуры для его нагрева. Сократить расход пропана можно за счет специальных насадок на сопла, которые фиксируют подачу газа в определенном направлении, чем ближе будет подача к кислородной струе, тем возрастет расход топлива.

Регулятор давления необходим для обеспечения разных режимов и скоростей резки. Подавая меньшее количество топлива можно обеспечить низкую температуру, которая необходима для тонкой стали или металла невысокой прочности, а также сократить расход сырья.

Еще одной важной функцией редуктора является поддержание равномерного уровня давления. Если в процессе резки будет прервана подача газа, металл быстро охладеет и дальнейшая обработка станет невозможной.

Необходимое оборудование

Самым первым резаком было устройство Р1-01, его сконструировали еще в СССР, затем появились более модернизированные модели – Р2 и Р3. Отличаются аппараты размерами сопел и мощностью редуктора. Более современные ручные установки:

Они отличаются набором дополнительных функций и производительностью.

Quicky-Е может осуществлять фигурную резку, по заданным чертежам, скорость работы достигает 1000 мм в минуту, максимально допустимая толщина металла до 100 мм. Устройство имеет набор съемных сопел для обеспечения обработки металлических листов или труб различной толщины.

Этот аппарат может работать, используя различные виды горючего газа, в отличие от прототипа Р1-01,который работает только на ацетилене.

Ручной резак Secator имеет более улучшенные характеристики по сравнению с аналогами.

С его помощью можно обрабатывать металл толщиной до 300 мм, это обеспечивают дополнительные насадки, входящие в комплект, они съемные и их можно приобрести дополнительно, по мере износа. Secator может производить следующие виды резки:

Скорость может регулироваться в диапазоне от 100 1200 мм в минуту, а с помощью встроенной муфты свободного хода обеспечивается плавное перемещение машины по листу металла. Редуктор с воздушным охлаждением обеспечивает более чистую работу и сокращает расход горючего вещества.

Вышеперечисленные модели относятся к ручным, то есть они компактные, управляются с помощью рук мастера. Но для больших объемов обрабатываемого металла работать с такими

установками неудобно и не эффективно. Для промышленного производства применяются стационарные режущие установки — это, по сути, та же технология.

Они представляют собой станок со столешницей, в которую встроен режущий механизм. Работу его обеспечивает электрический

компрессор, для которого необходима электросеть с не менее 380 В и трехфазными розетками. Технология работы моделей стационарных режущих установок ничем, но отличается от ручных. Разница лишь в производительности, максимальной температуре нагрева, и способности обрабатывать металл, толщиной более 300 мм.

Условия для резки металла газом

Для качественной работы установки необходимо обеспечить постоянную подачу газа, поскольку кислороду необходимо постоянное количество теплоты, которая поддерживается в основном (на 70%) за счет сгорания металла и лишь 30% обеспечивает пламя газа. Если его прекратить, металл перестанет вырабатывать тепло и кислород не сможет выполнять возложенные на него функции.

Максимальная температура ручных газовых резаков достигает 1300 о С, это достаточная величина для обработки большинства видов металла, однако, есть и такие, которые начинают плавиться при особо высоких температурах, например, окисел алюминия – 2050 о С (это почти в три раза больше чем температура плавления чистого алюминия), сталь с содержанием хрома – 2000 о С, никеля – 1985 о С.

Если металл достаточно не разогрет и не начат процесс плавления, кислород не сможет вытеснить тугоплавкие окислы. Обратная этой ситуация, когда металл имеет низкую температуру плавления, под воздействием горящего газа он может просто расплавиться, так, нельзя применять данный способ резки для чугуна.

Техника безопасности

Осуществление резки металла с помощью газовой установки лучше доверить опытному специалисту, поскольку при неаккуратном обращении последствия могут быть достаточно печальными.

Техника безопасности предполагает выполнения следующих условий:

Соблюдение этих простых условий обеспечит безопасную и эффективную работу по резке металла газовой установкой.

Расход кислорода и пропана на резку металла

Поэтому мы начнем нашу статью с описания способов резки.

Технологии резки металлов

На сегодняшний день в промышленности используются три типовых технологии термического разделения металлических заготовок:

• Кислородная резка.
• Плазменная резка.
• Лазерная резка.

Первая технология – кислородная резка – используется при разделении заготовок из углеродистой и низколегированной стали. Кроме того, кислородным резаком можно подравнять края кромок уже отрезанных заготовок, подготовить зону раздела стыка перед сваркой и «подчистить» поверхность литой детали. Расход рабочих газов, в данном случае, определяется тратой и топлива (горючего газа), и окислителя (кислорода).

Вторая технология – плазменная резка – используется при разделении сталей всех типов (от конструкционных до высоколегированных), цветных металлов и их сплавов. Для плазменного резака нет недоступных материалов – он режет даже самые тугоплавкие металлы.

Третья технология – лазерная резка – используется для разделения тонколистовых заготовок. Соответственно, объемы расходуемых газов, в данном случае, будут существенно меньше, чем у кислородной и плазменной резки, которые рассчитаны на работу с крупными, толстостенными заготовками.

Нормы расчета горючих газов и окислителя

Нормы расхода пропана и кислорода или ацетилена и кислорода или только окислителя рассчитываются следующим образом:

• Норматив расхода топлива или окислителя на погонный метр разреза (H) умножается на длину разделочного шва (L).
• После этого к полученной сумме прибавляют произведение все того же норматива расхода (H) на коэффициент потерь (k), связанных с продувкой и настройкой резака.

В итоге, расход кислорода при сварке (или расход горючего газа) считается по формуле:

Причем коэффициент k принимают равным 1,1 (для мелкосерийного производства или штучной резки, когда требуется часто включать и выключать резак) или 1,05 (для крупносерийного производства, когда резак работает почти без перерывов).

Определение норматива расхода газов

Согласно общим рекомендациям нормированный расход равняется частному от допустимого расхода разделяющего аппарата (p) (кислородного, плазменного или лазерного резака) и скорости резания металла (V).

То есть формула, по которой рассчитывается нормированный расход кислорода на резку металла (Н), а равно и любого другого газа, участвующего в процессе термического разделения, выглядит следующим образом:

Искомый результат подставляют в первую формулу и получают конкретное значение расходуемого объема.

Определение значения допустимого расхода и скорости резания

Используемые во второй формуле операнды p (допустимый расход) и V (скорость резания) зависят от множества факторов.

В частности значение допустимого расхода определяется паспортными данными сварочного аппарата. По сути p равно максимальной пропускной способности форсунки резака в рабочем режиме.

А вот скорость резания – V– определяется исходя из глубины шва, ширины режущей струи окислителя или плазмы, типа разделяемого материала и целой серии косвенных параметров.

В итоге, значение допустимого расхода извлекают из паспорта «резака», а скорость резания находят в справочниках, которые содержат специальные таблицы или диаграммы, связывающие все вводные данные.

И согласно справочным данным допустимый расход кислорода равняется 0,6-25 кубическим метрам в час. А максимальная скорость резания – 5-420 м/час. Причем для лазерной резки характерен минимальный расход (0,6 м3/час) и максимальная скорость (420 м/час): ведь такой резак разделит только 20-миллиметровую заготовку.

А вот плазменный резак «сжигает» до 25 м3/час кислорода и 1,2 м3/час ацетилена. При этом он разделяет даже 30-сантиметровые заготовки, делая разрез на скорости в 5 метров в час.

Словом, в таких расчетах все относительно: чем больше скорость, тем меньше глубина и чем больше расход, тем меньше скорость.

Кислородная резка стали средних толщин

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек – в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки – в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

При кислородной разделительной резке стали в соответствии с технологическими особенностями различают резку металла малых толщин (до 5 мм), средних толщин (5—300 мм) и больших толщин (свыше 300 мм). Такое, деление довольно условно, однако для каждого диапазона разрезаемых толщин существуют общие закономерности.

Наиболее важными технологическими параметрами кислородной резки являются расход режущего кислорода, мощность подогревающего пламени, скорость резки.

Для расчетов расходов режущего кислорода может быть рекомендована следующая формула, полученная на основании результатов обработки данных ВНИИавтогенмаш и зарубежных фирм,

где V_кр — расход «режущего» кислорода, м 3 /с; k₂ — коэффициент, учитывающий состояние металла перед резкой (k₂ = 0,3 — для проката; k₂=0,6 — для литья и поковок толщиной от 0,3 до 0,6 м), k_р, k_п, k_м — см. табл. 26.1.

Подогревающее пламя нагревает поверхностные слои металла до температуры воспламенения в начале резки, а в процессе резки — фронтальную поверхность металла. Мощность подогревающего пламени возрастет с увеличением толщины разрезаемого металла, расстояния между торцом резака и металлом. При резке загрязненного металла мощность пламени необходимо увеличивать. Мощность пламени определяется расходом горючего газа, его родом и соотношением расхода горючего газа и подогревающего кислорода. При кислородной резке в качестве горючего используются газообразные и жидкие углеводороды. При сгорании указанных горючих в смеси с кислородом образуется высокотемпературное пламя.

В табл. 26.2 приведены сведения об основных свойствах горючих газов.

Расходы горючего газа и подогревающего кислорода при резке могут быть определены из нижеследующих зависимостей:

где V_r.r — расход горючего газа, м 3 /с; V_к.п — расход подогревающего кислорода, м 3 /с; δ — толщина разрезаемого металла, м. Значения входящих в приведенные уравнения коэффициентов для разных условий резки приведены в табл. 26.1 и 26.2. Расход железного порошка (q_ф, кг/с) при резке высоколегированных сталей определяется по формуле:

q_ф = 0,025δ 1,5 + 0,0017. (26.10)

При заданных расходах газов скорость резки уменьшается по экспоненциальному закону с увеличением толщины разрезаемого металла, так как динамическое воздействие струи на расплав резко сокращается по мере удаления от среза сопла. Скорость резки увеличивается с ростом температуры подогрева металла вследствие возрастания толщины жидкой прослойки металла в разрезе, чистоты кислорода и давления кислорода перед соплом. Повышение давления «режущего» кислорода перед соплом способствует увеличению скорости его потока и его динамического воздействия на окисляемый металл. Наибольшее увеличение скорости потока кислорода (до 90%) наблюдается в интервале давления на входе в сопло от 98 до 2940 кПа, дальнейшее повышение давления кислорода перед соплом от 2940 до 9800 кПа позволяет увеличить скорость кислородного потока лишь на 8 %.

На основании обобщения экспериментальных данных получена следующая зависимость для определения скорости резки:

где v — скорость резки, м/с; δ — толщина разрезаемого металла, м; k_д — коэффициент скорости резки, зависящий от давления «режущего» кислорода,

где р_k — давление «режущего» кислорода, кПа; к_ч — коэффициент скорости резки, зависящий oт чистоты кислорода,

где ε — чистота кислорода, %; k_т, k_м, k_р выбираются в соответствии с табл 26.1.

Меньшие скорости резки выбираются при точной вырезке фигурных деталей, наибольшие при прямолинейной разделительной кислородной резке металла в скрап (табл, 26.3).

Волченко В.Н. “Сварка и свариваемые материалы”.

Методика расчета расхода материалов при термической резке

Рассмотрим три способа термической резки металла: газокислородная, плазменная и лазерная как наиболее распространенные.
Кислородно-разделительная резка применяется для раскроя сортового и листового углеродистого и низколегированного метал-лопроката, обрезки прибылей стального литья, обработки кромок под сварку и др. Не применяется для резки нержавеющих и высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов.
Плазменно-дуговая резка применяется для раскроя проката как низкоуглеродистых, так и высоколегированных сталей, а также алюминия, меди и их сплавов.
Лазерная резка значительно расширяет область применения термической резки и является эффективным способом резки тонколистового проката, тонкостенных труб и специального профильного проката из металлических и неметаллических материалов.
Каждый из способов имеет свои технически и экономически обоснованные области применения, но для всех способов существует общая технологическая схема расходования технических газов.

При упомянутых выше способах резки нормируются расходные газы, используемые для подогрева металла, собственно резки или плазмообразования. К таким газам относятся: кислород, ацетилен или его заменители (пропан-бутан, природный газ) и азот. Применение водорода и аргона при резке весьма ограничено и в статье не рассматривается.
При плазменно-дуговой резке необходимо планировать расход специальных сменных электродов (катодов) с гафниевыми или циркониевыми вставками. Нормы расхода таких электродов зависят от интенсивности их эксплуатации и составляют 1-4 шт./смену. Для более точного нормирования их расхода необходимо исходить из требований руководства по эксплуатации соответствующего оборудования. В общем случае норма расхода газа на рез или вырезку детали (Рдет) определяется по формуле:

где Н — норматив расхода газа в процессе резки, м3 на 1 м ре-за; L — длина реза (вырезаемого контура), м; Кн — коэффициент, учитывающий расход газов на начальных этапах резки, на подогрев, зажигание плазменной дуги, продувки и регулировки, может быть принят равным 1,1 при единичном производстве и 1,05 — при серийном.

Норматив расхода газа (H, м3 на 1 м реза) в процессе резки в зависимости от характеристик оборудования и режимов резки определяется по формуле:

где Р — номинальный расход газов согласно техническим характеристикам применяемого оборудования, м3/ч; V — скорость резки, м/ч.
Значения номинальных расходов газов в диапазоне скоростей резки для некоторых видов оборудования, которые можно использовать для укрупненных расчетов, приведены в таблице ниже.
Использование того или иного газа обуславливается требованиями технологического процесса и применяемым оборудованием.
Зависимость номинального расхода газа от толщины и скорости резки практически линейная пропорциональная и необходимое значение легко определяется интерполированием.
Таким образом, при необходимости можно укрупненно, оценочно определить расход газов при различных видах термической резки расчетным путем, исходя из используемого вида оборудования, разрезаемого материала и его толщины.

“>

что вы о ней знали, но успели забыть (2 часть)

Основные процессы при лазерной резке, влияющие на ее качество, всем давно и хорошо известны: нагрев, расплавление, частичное испарение металла и дальнейшая эвакуация расплавленного материала из зоны резки с помощью вспомогательного газа. Газ, пожалуй, — ключевой участник процесса, влияющий на качество кромки.

 

Вспомогательный газ

 

 

Если подумать, словосочетание «вспомогательный газ» в отношении лазерной резки не самым лучшим образом отражает реальную его функцию. Газ в процессе резки не просто помощник, а, скорее, партнер, работающий в тесном сотрудничестве с лазерным лучом [1].
В случае кислорода это механическая эвакуация расплава и его участие в процессе резки за счет дополнительного нагрева теплом, выделяемым при экзотермической реакции. В случае инертного азота это только механическое удаление расплава. Это всем настолько давно и хорошо известно, что многие операторы на производстве, в особенности только начинающие работать с лазером, даже и не думают управлять параметрами газа в случае получения кромки низкого качества. Зачастую для повышения качества кромки операторы просто снижают скорость резки. Да, эта уловка работает. Качество кромки от этого зачастую становится лучше. Но при этом падает производительность станка и нивелируется основная задача лазерной резки, для которой, собственно, и приобретался лазерный станок — делать много деталей с большой скоростью при достойном качестве и точности. В чем еще может крыться проблема качества кромки, кроме скорости? Возможно, в давлении газа, что легко проверить, меняя его в таблице рабочих параметров станка. Возможно, дело в расходе газа, который — да, зависит от давления, но реально определяется диаметром сопла. Проверка влияния диаметра сопла займет немного больше времени, так как потребует замену сопловой насадки. Да и не во всех компаниях имеется полный набор сопловых насадок с диаметрами от 0,8 мм для кислорода до 3(+) мм, более типичных для азота. Проблема может также быть связана и с неоптимальным зазором между торцом сопла и поверхностью металла, с фокусировкой излучения, то есть с неоптимальным положением фокальной плоскости относительно листа. А еще нестабильное качество кромки может быть вызвано нестабильным качеством газа. Начнем с выбора газа.

 

Выбор газа: дорогой газ снижает себестоимость!

 

 

Выбор вспомогательного (режущего) газа должен быть основан на тщательном анализе производственного цикла и всех затрат, в том числе и на газ, будь то азот, кислород или сжатый воздух. Благодаря экзотермической реакции окисления кислород позволяет эффективно резать более толстые материалы при сравнительно низкой мощности лазера, однако если кромки пойдут под сварку или окрашивание, то оксиды будет необходимо зачищать. Резка азотом, конечно же, происходит без образования оксидов, но чистая кромка (без грата) при резке азотом требует высокого давления и расхода газа.

 

Как правило, кислород используется для резки низкоуглеродистой стали любой толщины. Бывает, что им режут алюминий и его сплавы, иногда нержавеющую сталь толщиной до 5 мм и медь. Нержавеющую сталь толщиной более 5 мм, как правило, режут азотом (если хватает мощности лазера), так как чистый азот дает более чистую и блестящую кромку. Повышенный расход азота компенсируется отсутствием дополнительных операций по зачистке: чем ниже содержание кислорода в качестве примеси, тем более блестящая кромка реза.

 

Резка воздухом или азотом из азотного генератора с годами стала весьма популярной. Но с учетом того, насколько чист (без масла и паров воды) воздух или азот и достаточно ли его давление. Воздух используется прежде всего для тонких материалов и когда вообще нет никаких требований к кромке. Поскольку воздух состоит в основном из азота, то и давление его должно быть высоким. Компрессор не всегда может обеспечить давление, достаточное для чистого реза. К тому же если в сжатом воздухе содержится остаточное масло или вода, то в результате пленки масла (или воды) будут осаждаться на линзу, повысится поглощение и рассеяние лазерного излучения на линзе, приводя к ее разрушению, снижению режущей мощности и даже прекращению резки.

 

Что проверяем, если качество резки неудовлетворительное (АЛГОРИТМ)

Фокусировка. Проверить оптимальность положения фокуса для данного материала и газа по оптимальной ширине реза.
Сопло должно быть чистым и неповрежденным.
 

Мощность лазера. Должна соответствовать паспортным характеристикам станка и оптимуму для данной толщины материала. Если есть проблема, проверяйте форму пятна, вертикальность и уровень мощности, дошедший до поверхности металла.
 

Скорость резки. Если соответствия рекомендациям производителей нет, необходимо искать оптимальную скорость самостоятельно. Если положение фокуса уже оптимальное, то одной из возможных причин несоответствия может быть отличие химического состава металла от того, с чем работали производители станка.
 

Режущий газ.
a. Проверить тип газа — кислород или азот. Оценить правильность выбора газа для данного материала можно, исходя из типа и толщины металла, а также приняв во внимание последующие операции и необходимость постобработки кромки. Если деталь из черного металла, толщиной до 5 мм, то в том случае, если кромка идет под сварку или порошковое окрашивание, лучше применять азот. Во всех других случаях — кислород. Нержавеющую сталь, как правило, режут азотом.
b. Необходимо учесть показатели чистоты и состав примесей газов, рабочее давление и диаметр сопла.
 

Расстояние от края сопла до поверхности листа. Оно не должно быть слишком большим, до 1 мм. Если расстояние слишком большое, газ неоптимально попадает в зону резки и эффективность удаления расплава оттуда снижается.

 

 

Азот из генератора также, как правило, используется для резки тонких материалов при невысоких требованиях к качеству кромки. В случае с генератором надо понимать, что все генераторы работают по принципу: либо объем, либо чистота газа. То есть чем чище требуется газ, тем его будет меньше. Поэтому вам придется использовать дополнительные расширительные емкости для азота и компрессоры для создания достаточного запаса азота нужной чистоты с необходимым давлением. При этом проблемы с чистотой и примесями в азоте могут оказаться теми же, что и при резке сжатым воздухом или техническим азотом низкой чистоты. Это остаточное масло (редко, но возможно), пары воды и, как следствие, — конденсат на линзе, дальнейшее ее разрушение, снижение качества и скорости резки и так далее. И вот тут пора бы взяться за калькулятор и учесть все прямые, скрытые и косвенные расходы, связанные с резкой сжатым воздухом или азотом из генератора, кроме стандартных: электричества, потребляемого компрессором, занимаемой площади, обслуживания и так далее.

 

Если газ поставляется на ваше предприятие газовой компанией — производителем или поставщиком технических газов, а не производится на вашем предприятии, то у вас появляются гарантии от поставщика или производителя по чистоте газа и составу примесей. И если с азотом для резки проблемы не столько в чистоте, сколько в стабильности состава, то с кислородом это не так. Чистота кислорода обязательно должна быть 99,8–99,95 %. Если чистота кислорода 99,7 % и ниже, то велики шансы, что будет много грата на кромке, а процесс резки будет с нестабильным качеством, в особенности при резке стали толщиной более 5 мм. В наименее благоприятном случае резка может практически остановиться. Вот и получается, что газ высокого качества со стабильным составом снизит себестоимость резки за счет роста скорости, снижения брака, исключения дополнительных операций постобработки и так далее.

 

Разбираясь в причинах брака, имеет смысл систематически разобраться с каждым из параметров, исключая их по очереди, а когда дело доходит до режущего газа, следует также проследить весь его путь от места производства и раскачки по баллонам до точки его использования на вашем станке в режущей голове.

 

Путь газа от места его производства до режущей головы лазерного станка

 

 

Если у вас возникнут подозрения, что причина брака кроется именно в газе, на самом деле придется проверить каждый этап, начиная с места производства газа, и убедиться в том, что условия производства, хранения и доставки не нарушаются, служба контроля качества предприятия-изготовителя работает, а качество газа остается неизменным от воздухоразделительной установки производителя до ворот вашего предприятия.

 

Вспомогательный/режущий газ может поставляться в газообразном (сжатом) состоянии в баллонах или моноблоках под высоким давлением, а также в сжиженном состоянии. Стандартные параметры баллонов — 40 литров при давлении 150 бар. Однако современные производители технических газов вывели на рынок баллоны объемом 50 литров, в которые газ (например, азот) может быть закачен до давления 300 бар. Из таких баллонов собираются моноблоки, состоящие из 16 связанных в единый сосуд баллонов. Ясно, что вместимость подобного моноблока выше стандартных, состоящих из 40-литровых баллонов. И как следствие, логистика оказывается более выгодной. Моноблоки, как правило, сдаются в аренду. При этом производитель полностью берет на себя их техническое обслуживание и своевременно проводит их проверку.
Формат и объем поставки газа зависит от ежемесячной потребности в газе. Начиная с определенного объема более выгодной становится работа с криогенными газами. В сжиженном виде поставки газа могут осуществляться в криогенных сосудах разного масштаба: от сосуда Дьюара до криогенной емкости с атмосферным испарителем. Параметры такой емкости подбираются в зависимости от вашей потребности в данном газе в месяц и от рабочего давления, требуемого на вход в станок.

 

Как можно убедиться, что условия производства, хранения и поставки не приводят к ухудшению качества газа и вы получаете газ заявленного качества? Только лишь посетив производство — воздухоразделительную установку или станцию наполнения баллонов — и ознакомившись с производственными и логистическими процедурами, а также с контролем качества в тех рамках, в которых позволит вам компания — производитель газов.

 

Если вы приняли решение о работе с криогенными газами и определились с необходимым давлением газа и потребностью в его количестве, нужно думать о том, какой объем криогенной емкости и испаритель какой производительности выбрать. При этом нужно понимать, что основная задача испарителя состоит в том, чтобы обеспечить необходимый для процесса расход газа, то есть объем газа в единицу времени, но не его давление. Оно определяется рабочим давлением емкости. Поэтому для лазерной резки азотом надо либо использовать емкость высокого давления, либо применять дополнительные внешние по отношению к емкости решения, позволяющие поднять давление азота до требуемого для работы станка. Наиболее популярными оказываются криогенные емкости высокого давления, даже, несмотря на то, что в России их установка связана с прохождением определенных процедур в «Ростехнадзоре». В итоге все окупается за счет бесперебойности поставки газа одного и того же качества без необходимости остановки производства даже на время заправки емкости.
Подача газа на станок. Трубопровод.

 

 

В идеале трубопроводы должны быть изготовлены из нержавеющей стали или меди, не должны содержать слишком много соединений труб под прямым углом. Желательно обходы углов делать максимально плавными, с углами обхода более 90 градусов, так как на углах происходит падение давления. При проектировании трубопровода под азотную резку его диаметр должен быть таким, чтобы обеспечить поток азота с нужным расходом на все лазерные станки, которые он призван обслуживать. Не лишне будет также перед использованием трубопровода сделать его тщательную продувку чистым азотом, чтобы избежать попадания загрязнений на линзу. В особенности это важно, если трубопровод медный и собран на пайке.

 

Резка азотом сопряжена с большим расходом газа и, как следствие, с большим ежемесячным потреблением. Напомню для начала, в чем отличие расхода газа от потребления. Зачастую люди путают эти понятия, так как и единицы измерения в обоих случаях кубические метры газа в единицу времени. Разница состоит в том, что расход газа — это функция геометрии газовой магистрали и зависит только от диаметра трубопровода и рабочего давления в ней, в то время как потребление газа — это интегральная характеристика, зависящая от длительности промежутка времени, в течение которого газ потреблялся. Это может быть секунда, час, день, месяц, год. Например, резка азотом требует обеспечения высокого расхода, но если станок не работает, то потребление азота будет нулевым.

 

Если у вас возникли подозрения в отношении трубопровода, не забудьте обратить внимание на все его компоненты начиная от диаметров трубок и заканчивая фиттигнами, вентилями, редукторами, гибкими рукавами, рампами, если таковые имеются. Найдите элемент с минимальным диаметром. Именно он должен обеспечивать расход азота, требуемый для резки.

 

СОПЛО И РАСХОД ГАЗА

 

 

Напомню еще раз, что такое расход газа. По сути, это характеристика трубопровода, зависящая от его диаметра и рабочего давления, а также термодинамических характеристик газа, протекающего через трубу. Расход — это объем газа, который протекает через трубу или отверстие в единицу времени. Чем расход отличается от потребления? Потребление — это интегральная характеристика, которая зависит от того, сколько времени работает установка, то есть сколько времени через отверстие протекает газ. Таким образом, если станок не работает, то потребления газа не будет, но при этом трубопровод (включая сопло) должен обеспечить определенный расход газа в м3/час.

 

Обеспечение расхода газа, достаточного для резки, оказывается очень важным фактором, в особенности для резки волоконным лазером с азотом. Ширина реза при резке волоконным лазером меньше, чем при резке СО2-лазером, поэтому и сопло должно быть большего диаметра. Естественно, что в связи с этим у владельцев производства начинаются сомнения по поводу возрастающей потребности в азоте и, как следствие, возрастающих расходах. Но для правильной оценки себестоимости производства следует учесть, что производительность волоконного лазера при резке азотом в целом выше, в особенности для тонких материалов. Чтобы сделать правильный расчет себестоимости, необходимо просуммировать все расходы и затраты, включая инвестиции в оборудование, обслуживание, запчасти, налоги и зарплаты, затраты на электроэнергию и воду и так далее и подсчитать затраты на 1 погонный метр реза. Тогда выяснится, что рост скорости резки (и, как следствие, рост количества метров реза) приводит к тому, что на 1 метр газа тратится меньше.

 

Тем не менее увеличение диаметра сопла даже на 0,5 мм приводит к куда более заметному росту расхода газа (по квадратичному закону), чем при росте давления (по линейному закону), и об этом стоит помнить в особенности при резке кислородом. Если с ним переборщить, сразу повысится шероховатость кромки и, возможно, появится грат. Происходит это в связи с тем, что при увеличении объема кислорода, участвующего в резке, увеличивается число актов химических реакций окисления. Так как они происходят с выделением тепла (экзотермическая реакция), которое также идет на нагрев и плавление металла, то и расплава становится больше, и выдуть его труднее.

 

Что такое kerf?

 

Короткое английское слово kerf обозначает ширину реза. Совпадает ли она с диаметром луча на поверхности листа? Далеко не всегда. В особенности когда установлен неверный уровень фокусировки.

 

Сфокусированный лазерный пучок имеет максимальную интенсивность при минимальном диаметре именно в фокусе. Вне фокуса пучок, как известно, расширяется, а, следовательно, меняется и ширина реза. Как правило, в программах резки из библиотек станков, созданных и предустановленных производителями станков, все технологические параметры выбраны для определенной ширины реза так, чтобы режущий газ удалял расплав из зоны реза чисто и эффективно. Однако тут есть нюанс. Эти наборы параметров подобраны для определенного материала. Бывают ситуации, когда материал, который в данный момент нужно порезать, отличается от того, что использован при создании библиотеки. В этом случае придется подбирать новые параметры, включая и уровень фокусировки. Когда меняется положение фокуса, меняется и ширина реза. В случае, если рез становится шире, возможно, придется снижать и скорость резки для получения качественной кромки. В итоге можно сказать, что оптимальная ширина реза — это залог максимальной скорости резки при качественной кромке. Оптимизация всех остальных параметров — диаметра сопла, давления газа и так далее только добавит скорость. И тогда ваша технология взлетит.

 

Литература

1. BY: TIM HESTON «Gas gives the big assist in laser cutting»
2. THE FABRICATOR SEPTEMBER 2016, JULY 13, 2015. http://www.thefabricator.com/article/lasercutting/gas-gives-the-big-assi…

 

Источник журнал «РИТМ машиностроения» № 2-2018

 

 

Газы для резки

4.1 Определение плазменных газов

 

Плазменный газ

Это название относится ко всем газам и газовым смесям, которые могут быть использованы для создания плазмы, а также для самого процесса резки. К плазменной дуге имеют отношение два основных этапа: этап зажигания и этап резки. Таким образом, плазменный газ делится на газ зажигания и газ резки, которые могут отличаться как по типу, так и по объёмному расходу.

 

Газ зажигания

Этот газ используется для зажигания плазменной дуги. От него зависит облегчение процесса зажигания и/или продление срока службы электрода.

 

Газ резки

 

Этот газ требуется для резки изделия плазменной дугой. От него зависит достижение оптимального качества реза при работе с различными материалами.

 

Вторичный газ – газ, образующий завихрения – вспомогательный газ

Этот газ охватывает плазменную струю, тем самым, охлаждая и обжимая её. Таким образом, он повышает качество кромок реза и защищает сопло при прожигании изделия и выполнении резки под водой.

 

4.2 Влияние плазменных газов на качество процесса плазменной резки

От того, какой плазменный газ используется, в наибольшей степени зависит качество и экономическая эффективность процесса плазменной резки. Разные материалы и разные толщины материалов требуют различных сред для создания плазмы. Эти среды могут быть газами, газовыми смесями и водой. В следующем разделе определяются критерии выбора, основное внимание уделяется газам.

Чтобы исключить необходимость дальнейшей обработки после плазменной резки, для данного материала следует подбирать подходящий плазменный газ. При выборе газа должны рассматриваться физические и механические свойства газов. Для достижения высокой скорости резки и хорошего качества кромки реза, плазменная струя должна содержать большое количество энергии, а также обладать хорошей теплопроводностью, чтобы передавать тепло металлу, а также иметь высокую кинетическую энергию.

Химические свойства: восстановительная активность, нейтральность, окислительная активность, очень сильно влияют на форму кромок реза и, таким образом, на все последующие издержки, связанные с завершающими операциями. Поскольку плазменный газ взаимодействует с расплавленным металлом, он также может в значительной мере влиять на качество кромок реза.

 

Влиянию подвержены следующие показатели качества:

• неровность реза

• шероховатость поверхности

• закругление верхней кромки

• образование грата

• свариваемость (поры)

 

При выборе плазменного газа всегда следует принимать во внимание следующие физические свойства:

• энергия ионизации одноатомного газа

• энергия диссоциации многоатомного газа

• теплопроводность

• атомная масса и молекулярная масса

• удельный вес

• химическая активность

 

В табл. 3 представлено сопоставление основных физических свойств газов, которые обычно используются для плазменной резки.

 

Таблица 3: Сопоставление основных физических свойств газов, использующихся для плазменной резки

Свойство	N2 (N)	H2(H)	O2(O)	Ar	Воздух
Энергия ионизации [эВ]	15,5 (14,5)	15,6 (13,5)	12,5 (13,6)	15,8	34
Энергия диссоциации [эВ]	9,8	4,4	5,1	—
Атомная масса [атомная единица массы]	14	1	16	40	14,4
Теплопроводность при 0°С [Вт/м·К]	24,5	168	24,7	16,6	24,5

 

4.3 Выбор плазменного газа, исходя из материала и используемого метода

Обычно инертные и активные газы, а также их смеси подходят для использования в качестве плазменных газов. Соответствие газов для плазменной резки в отношении их обозначения, точности смешивания и чистоты устанавливается стандартом DIN EN 439.

В качестве плазменных газов можно использовать аргон, водород, азот, кислород, смеси этих газов и воздух. Что касается их преимуществ или недостатков, ни один из описанных ниже плазменных газов не является оптимальной плазменной средой. По этой причине в большинстве случаев используется смесь этих газов. Перед тем как использовать определённую смесь газов, следует проконсультироваться у производителя, подходит ли такая смесь для данной системы. Если смеси не подходят, то это может привести к уменьшению срока службы расходных деталей или к повреждению или поломке резака.

 

Аргон

Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи.

При низкой энергии ионизации, которая составляет 15,76 эВ, аргон достаточно легко можно ионизировать. По этой причине чистый аргон часто применяется для зажигания плазменной дуги. После того как плазменная дуга прямого действия зажигается, подаётся тот газ, который является собственно плазменным, и, таким образом, начинается процесс резки. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.

 

Водород

По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу (1) и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Диссоциация водорода начинается при температуре 2 000 К и прекращается полностью при 6 000 К. Полная ионизация водорода имеет место при температурах около 25 000 К. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Когда дуга достигает поверхности материала, происходит рекомбинация заряженных частиц, которые отдают энергию в виде тепла рекомбинации, повышая температуру расплавленного материала. Вязкие оксиды хрома и алюминия при добавлении водорода восстанавливаются, что делает расплав более текучим. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей (большое содержание энергии и энтальпия) совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию (атомная масса), а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.

 

Смеси аргона и водорода

Смеси аргона и водорода часто применяются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Добавив всего несколько процентов водорода к аргону, можно добиться значительного улучшения в отношении скорости резания и качества кромки реза. Кроме того, восстанавливающий эффект водорода обеспечивает гладкость и отсутствие окисленного металла на поверхностях реза. Такие смеси часто применяют для резки листов, имеющих толщину до 150 мм.

Часть водорода доходит до 35% по объёму и зависит от толщины материала. Дальнейшее повышение процентного содержания водорода не даёт значительного увеличения скорости резки. Содержание водорода, превышающее 40% по объёму, может стать причиной неровностей на поверхностях реза и увеличения образования грата на нижней кромке изделия.

Азот

В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Имея атомную массу 14, азот значительно превосходит водород, однако ощутимо уступает аргону. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.

 

Смеси азота и водорода

Смеси азота и водорода часто используются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Они позволяют выполнять резы с параллельными кромками при значительно более высоких скоростях резки, чем в случае аргона. Окисление на поверхностях реза также меньше, чем когда применяется чистый азот. Такие смеси, имеющие название «формирующие газы», содержат до 20% водорода.

 

Смеси аргона с водородом и азотом

Смеси аргона с водородом и азотом используются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Они обеспечивают хорошее качество кромок реза и в меньшей степени формируют грат по сравнению со смесями аргона и водорода. Большинство смесей, которые обычно используются, состоят на 50 – 60% из аргона, и на 40 – 50% из азота и водорода. Процентное содержание азота обычно составляет 30%. Количество водорода зависит от толщины изделия: чем толще материал, тем больше следует использовать водорода. Добавляя азот в смесь аргона и водорода при резке высоколегированных и конструкционных сталей, можно получить кромки без грата, а также добиться большой скорости резки.

 

Кислород

 

Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.

Благодаря высокой скорости резки ширина зоны, подверженной воздействию тепла очень мала, поэтому механические свойства разрезаемого металла не ухудшаются. Высокая скорость резки объясняется протеканием химической реакции кислорода с материалом изделия.

 

Углекислый газ

Углекислый газ обычно не используется в качестве плазменного газа для плазменной резки. В редких случаях его используют как вторичный или охлаждающий газ.

 

Воздух

Основными составляющими воздуха являются азот (объёмное содержание 78,18%) и кислород (объёмное содержание 20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими.

Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры. При резке алюминия кромки реза могут изменить свой цвет. Вода (пар)

При определённой температуре вода распадается на водород и кислород. Если добавляется большее количество энергии, вода подвергается диссоциации и ионизации. В случае плазменной резки с впрыскиванием воды и плазменной резки с водяным экраном, часть воды используется для передачи тепла, тогда как другая часть помогает выполнять обжатие плазменной дуги и охлаждать сопло.

 

Рисунок 17: Влияние температуры на теплопроводность газа

 

Таблица 4: Рекомендуемые сочетания газов и их влияние на качество кромки реза

Материал/толщина	Плазменный газ	Вторичный  газ	Примечание
Конструкционная сталь от 0,5 до 8 мм	Кислород	Кислород или кислород/ азот или азот	— Допуск неровности сходен с обеспечиваемым лазером — Гладкие кромки без грата
Конструкционная сталь от 4 до 50 мм	Кислород	Кислород/азот или воздух или азот	— Допуск неровности до 25 мм сходен с обеспечиваемым лазером — Гладкие поверхности реза — До 20 мм без грата
Высоколегированная  сталь от 1 до 6 мм	Азот	Азот или азот/водород	— Узкий допуск неровности — Гладкие кромки без грата (1,4301)
Высоколегированная  сталь от 5 до 45 мм	Аргон Водород Азот	Азот или азот/водород	— Узкий допуск неровности — Гладкие поверхности реза — До 20 мм без грата (1,4301)
Алюминий от 1 до 6 мм	В

Помощь при резке

Справочник производителя по вспомогательным газам для лазерной резки

Тим Таппер, менеджер по приложениям Mazak Optonics

Если вы новичок в лазерной резке или нуждаетесь в курсе повышения квалификации, вот что вам нужно знать о вспомогательных газах. Это руководство по вспомогательному газу для лазерной резки поможет вам лучше понять, чем отличаются газы и почему они используются.

Зачем нужны вспомогательные газы?

Лазер — это источник тепла, в котором лазерный луч плавит материал.Если нет вспомогательного газа, материал будет снова сварен. Вспомогательный газ — это физическая сила, которая выталкивает расплавленный материал из зоны резания. Наиболее часто используемые вспомогательные газы для лазерной обработки — это кислород, азот, смешанный газ и воздушные системы высокого давления. Есть и другие вспомогательные газы, такие как аргон, но они не так широко используются.

Кислород

Кислород — это вспомогательный газ, который используется для добавления тепла в процесс резки.Когда вы используете кислород, это экзотермическая реакция. Это означает, что энергия выделяется через источник тепла. Лазер является источником энергии, а кислород усиливает ее.

Кислород в основном используется для толстой низкоуглеродистой стали по направлению к верхней части номинальной мощности машины. В отличие от обработки материалов инертным газом, где лазер является единственным источником тепла, более толстая низкоуглеродистая сталь требует дополнительного тепла от кислорода для эффективного плавления стали. Точка, в которой требуется кислород для обработки низкоуглеродистой стали заданной толщины, зависит от мощности лазера, которым оснащен станок.Станок для лазерной резки мощностью 2000 ватт начинает использовать кислород с калибром 10, тогда как для станка мощностью 8000 ватт не требуется использовать кислород до 3/8 дюйма.

Резка низкоуглеродистой стали кислородом действительно представляет собой проблему. Поскольку кислород добавляет тепло в процесс, можно перебороть материалы. Правильный баланс давления кислорода, мощности лазера и скорости резки, среди других факторов, делает кислородную резку балансирующим действием. Кислородная резка немного сложнее для новичков в освоении и понимании.При надлежащем обучении и понимании этого вспомогательного газа начинающие операторы лазерной резки смогут освоить кислородную резку.

Кроме того, резка кислородом создает оксидный слой. Это фильм, который остался позади по материалу. Оксидный слой может усложнить процесс нанесения порошкового покрытия. Чтобы покрытие прилипло к материалу, края деталей, вырезанных кислородом, необходимо очистить либо в химической ванне, либо со стальными щетками. К сожалению, это неизбежное зло при резке толстого листа низкоуглеродистой стали кислородом.

Верхняя часть прорезана кислородом, нижняя часть прорезана азотом

Азот

Азотная резка, также известная как чистая резка, работает противоположно кислородной. Азот — охлаждающий агент. Этот инертный газ негорючий и не вступает в химические реакции, подобные кислородной резке. Резка любым инертным газом, например азотом, вызывает эндотермическую реакцию. Здесь газ действует исключительно как сила, выталкивая расплавленную сталь, расплавленную только за счет тепла лазера, из разреза.

Но поскольку азот не выделяет больше тепла, процесс плавления вызывается только теплом лазерного луча. Следовательно, максимальная толщина обрабатываемого материала напрямую зависит от мощности, на которую рассчитан ваш лазер. По этой причине, чем больше лазерный источник, тем толще и быстрее машина будет резать все материалы, обработанные азотом. Это отчасти является причиной стремления к увеличению мощности машин для резки с волоконным лазером.

У этого чистого процесса резки есть недостатки.При резке азотом обычно используется в пять-десять раз больше азота, чем кислорода. Это означает более высокие эксплуатационные расходы на азот. В связи с более высокими эксплуатационными расходами увеличивается поддержка систем подачи воздуха высокого давления и систем генерации азота.

Еще одним возможным недостатком азотной системы является то, что пользователи в этом случае заинтересованы. Наличие системы баллонов с азотом с регулярной заправкой от поставщика воздуха означает договор аренды от пяти до семи лет.Это также означает, что вам понадобится место для ваших танков. В Mazak Optonics у нас есть бетонная плита за пределами нашего здания для нескольких баллонов с воздухом.

С целью снижения эксплуатационных расходов существуют генераторы азота, которые позволяют создавать собственный газ. Первоначальные вложения большие, но есть долгосрочные денежные выгоды. Это похоже на воздушную систему высокого давления, но есть фильтры, которые удаляют все другие газы, кроме азота. Это дает высококачественную режущую кромку без оксидов, сравнимую с той, что выходит из источника жидкого азота.

Газовая смесь

Как только газовые смеси стали популярными, эта тенденция начала исчезать. Система смешанного газа начинается со смесителя, затем в него добавляют кислород и азот. Этот процесс означает покупку миксера, а также азота и кислорода. Это самый дорогой вариант системы вспомогательного газа.

Но высокая стоимость дает высокую награду, особенно за алюминий. Смешанный газ дает алюминию превосходные преимущества перед азотом. Смешанная газовая резка с алюминием дает минимальный заусенец обрабатываемым деталям.Но эта смесь также может увеличить скорость резания с 10 до 15 процентов для стали и алюминия.

Также можно купить предварительно смешанный газ у продавца вместо того, чтобы смешивать его самостоятельно, но покупка предварительно смешанного газа может быть дорогостоящей. Если вы собираетесь использовать эту форму вспомогательного газа, покупка смешанной газовой системы — ваш лучший экономичный вариант.

Системы подачи воздуха высокого давления

Первоначально воздушные системы начинались с использования компрессора от 150 до 200 фунтов на квадратный дюйм в задней части магазина.При таком ограниченном давлении производительность снизилась до 1/8 дюйма и ниже. Но сейчас существуют системы высокого давления с давлением от 400 до 500 фунтов на квадратный дюйм, что соответствует давлению азота в баллонах большинства людей. Система втягивает воздух и сжимает его, чтобы создать давление.

Первоначальные вложения в компрессор — это самое дорогое. Но как только вы покупаете систему, вы производите свой собственный газ вместо того, чтобы сдавать его в аренду и платить за газ каждый месяц. Это собственная воздушная система, которая создается из газа на вашем предприятии.

Еще один аспект, который делает привлекательными воздушные системы высокого давления, — это меньшие обязательства. Для азотной системы вам необходимо заключить договор аренды. Собственная воздушная система позволяет свободно регулировать метод подачи вспомогательного газа, не беспокоясь о вашем договоре аренды.

Вы можете резать что угодно воздухом. Он особенно хорош для резки алюминия. На рисунке показан алюминий, разрезанный воздухом (слева) и алюминий, разрезанный азотом (справа). Вы можете резать и другие материалы, например нержавеющую сталь, но они могут иметь потускневшие или серые края.Низкоуглеродистая сталь для воздушной резки имеет немного более грубую кромку, но все это зависит от приемлемости качества кромки.

Final Cut

В целом, существует множество различных вариантов и факторов, которые влияют на то, какой вспомогательный газ наиболее эффективен для вашего применения. Эти переменные могут варьироваться от типа материала, качества кромки, стоимости, вторичных процессов и т. Д. Для получения дополнительной информации о вспомогательном газе или по вопросам резки обращайтесь в службу поддержки приложений Mazak по телефону 1-888-MAZAK-US (62925-87).

Прочитать больше сообщений в блоге

Petrogen — Обучение работе с резаком

Ячейки:

• Проверка компонентов системы
• Горелка в сборе
• Многотопливный адаптер в сборе
• Проверка уплотнительной гайки
• Регулятор кислорода и кислородный шланг
• Повышение давления в кислородном шланге
• Настройки давления кислорода
• Заполнение бака жидким топливом
• Наддув бака жидкого топлива
• Продувка линии жидкого топлива

1.ПРОВЕРКА КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ

Перед сборкой системы или после длительного хранения убедитесь, что все компоненты присутствуют, находятся в исправном состоянии и не имеют повреждений. Также рекомендуется проверять компоненты системы на исправность перед каждым использованием. Если есть какие-либо вопросы относительно того, находится ли деталь в хорошем рабочем состоянии, пожалуйста, свяжитесь со службой поддержки клиентов Petrogen по телефону 877-888-6724.

• Резак и требуемые наконечники
• Бак для жидкого топлива
• Шланг для жидкого топлива
• Кислородный шланг
• Кислородный разрядник с обратной вспышкой
• Кислородный баллон
• Регулятор кислорода
• Запасные части и комплект приспособлений — включая разводной ключ на 8 дюймов.

2. ФАКОН В СБОРЕ

Для сборки многотопливного адаптера Щелкните здесь.

1. Сдвиньте гайку наконечника над выбранным наконечником. Поместите посадочную поверхность наконечника в головку резака.


2. Затяните гайку наконечника по часовой стрелке с помощью разводного ключа. НЕ ЗАНИМАЙТЕСЬ.


3. Присоедините кислородный ограничитель обратного выброса (входит в стандартный комплект запасных частей) к соединителю кислородного шланга резака (с маркировкой OXY).Используйте разводной ключ, чтобы плотно прижать кислородный разрядник к горелке.

3. КОНТРОЛЬНАЯ ГАЙКА

Используйте прилагаемый ключ для гаек уплотнения, входящий в стандартный набор инструментов, для проверки затяжки следующих гаек уплотнения:

1. Гайка сальника клапана предварительного нагрева кислорода — расположена под ручкой предварительного нагрева кислорода на горелке.


2. Гайка сальника клапана управления подачей топлива — расположена под ручкой управления подачей топлива на горелке.

С помощью разводного ключа проверьте:

1. Гайка уплотнения топливного клапана — расположена под топливным клапаном на баке с жидким топливом.

Гайки уплотнения должны быть всегда плотно затянуты, чтобы гарантировать надлежащее уплотнение клапана. При желании можно отрегулировать натяжение ручки, увеличив затяжку гаек сальника.

ПРИМЕЧАНИЕ: Необходимо проверить эти три штуцера:

1. В рамках первичной сборки новых систем
2. При плановом ТО
3. Если наблюдается потекание или утечка

4.КИСЛОРОДНЫЙ РЕГУЛЯТОР И КИСЛОРОДНЫЙ ШЛАНГ

1. Осмотрите впускное отверстие регулятора и порт клапана кислородного баллона на предмет мусора. Убедитесь, что кислородный клапан свободен, на короткое время открыв (приоткрыв) кислородный баллон, позволяя кислороду вытеснить весь мусор.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Любой мусор между регулятором и кислородным клапаном может вызвать возгорание внутри регулятора, которое может резко выйти через манометры регулятора.

2. Подсоедините кислородный регулятор к вентилю кислородного баллона.Затяните фитинг разводным ключом.
3. Присоедините один конец зеленого цвета Oxygen

Физиология человека — Дыхание

Физиология человека — Дыхание БИО 301
Физиология человека

Дыхание

---

Дыхательная система:

• Основная функция — получение кислорода для использования клетками организма и удаление углекислый газ, который производят клетки
• Включает дыхательные пути, ведущие в легкие (и выходящие из них), а также легкие сами
• Путь воздуха: носовые полости (или полость рта)> глотка> трахея> первичный бронхи (правые и левые)> вторичные бронхи> третичные бронхи> бронхиолы > альвеолы ​​(место газообмена)

Дыхательная система

www.niehs.nih.gov/oc/factsheets/ozone/ithurts.htm

Дыхание

Обмен газов (O2 и CO2) Между альвеолами и кровью происходит простая диффузия: O2 диффундирует из альвеол в кровь и CO2 из крови в альвеолы. Для диффузии требуется градиент концентрации. Итак, концентрация (или давление) O2 в альвеолах должен поддерживаться на более высоком уровне, чем в крови, и концентрация (или давление) СО2 в альвеолах должно поддерживаться на уровне рычаг ниже, чем в крови.Делаем это, конечно, дыханием — постоянный приток свежего воздуха (с большим количеством O2 и небольшим количеством CO2) в легкие и альвеолы.

Дыхание это активный процесс, требующий сокращения скелетных мышц. Основные мышцы дыхания включают внешние межреберные мышцы (расположенные между ребра) и диафрагмы (лист мышцы, расположенный между грудной и брюшной полостями).

Внешние межреберные суставы плюс диафрагма сокращаются, вызывая вдохновение:

• Сокращение наружных межреберных мышц > подъем ребер и грудины> увеличенный размер грудной полости спереди назад> снижает давление воздуха в легких> воздух попадает в легкие

• Сокращение диафрагмы > диафрагма движется вниз> увеличивает вертикальный размер грудной полости> снижает давление воздуха в легких> воздух попадает в легкие:

www.fda.gov/fdac/features/1999/emphside.html

Диафрагма

Для выдоха:

• расслабление наружных межреберных мышц и диафрагмы> возвращение диафрагма, ребра и грудина в положение покоя> восстанавливает грудной полость до прединспираторного объема> увеличивает давление в легких> воздух выдохнул

---

Внутриальвеолярное давление на вдохе и выдохе

По мере сокращения внешних межреберных промежутков и диафрагмы легкие расширяются.Расширение легких вызывает давление в легких (и альвеолах). стать немного отрицательным по отношению к атмосферному давлению. Как результат, воздух перемещается из области с более высоким давлением (воздух) в область с более низким давление (наши легкие и альвеолы). Во время выдоха дыхание расслабляются мышцы и уменьшается объем легких. Это вызывает давление в легкие (и альвеолы) становятся слегка положительными по отношению к атмосферному давлению. В результате воздух покидает легкие (посмотрите эту анимацию МакГроу-Хилла).

---

Стенки альвеол покрыты тонкой пленкой воды и это создает потенциальную проблему. Молекулы воды, в том числе на альвеолярные стенки больше тянутся друг к другу, чем к воздуху, и это притяжение создает силу, называемую поверхностным натяжением. Это поверхностное натяжение увеличивается по мере сближения молекул воды, что и происходит когда мы выдыхаем, и наши альвеолы ​​становятся меньше (как воздух, выходящий из воздушного шара). Потенциально поверхностное натяжение может вызвать коллапс альвеол и, кроме того, затруднит повторное расширение альвеол (при вдохе).Обе они представляют собой серьезные проблемы: если альвеолы ​​разрушатся, они будут не содержат воздуха и кислорода, который мог бы диффундировать в кровь и в случае «повторного расширения» было труднее, вдыхание было бы очень и очень трудным, если не невозможным. К счастью, наши альвеолы ​​не разрушаются, и вдыхание относительно легко, потому что легкие вырабатывают вещество под названием сурфактант, который снижает поверхностное натяжение.

Роль легких Поверхностно-активное вещество

• Поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение, которое:
• увеличивает эластичность легких (уменьшая усилия, необходимые для расширения легкие)
• снижает склонность альвеол к разрушению

Клетки легких, вырабатывающие сурфактант

---

Обмен газов:

• обмен O2 и CO2 между внешняя среда и клетки тела
• эффективен, потому что альвеолы ​​и капилляры имеют очень тонкие стенки и очень много (в легких около 300 миллионов альвеол с общей поверхностью площадью около 75 квадратных метров)
• Внутреннее дыхание — внутриклеточное использование O2 для сделать ATP
• происходит простой диффузией по градиентам парциального давления

Что такое парциальное давление ?:

• это индивидуальное давление, оказываемое независимо от конкретного газа в смеси газов.Воздух, которым мы дышим, представляет собой смесь газов: азот, кислород и углекислый газ. Итак, воздух в воздушный шар дует создает давление, которое заставляет воздушный шар расширяться (и это давление генерируется как все молекулы азота, кислорода и углекислого газа перемещаться и сталкиваться со стенками воздушного шара). Однако общая давление, создаваемое воздухом, частично связано с азотом, частично с кислородом, и частично в углекислый газ. Эта часть общего давления создается кислородом — это «парциальное давление» кислорода, в то время как диоксид углерода — это «парциальное давление» диоксида углерода.Частичное газовое давление, следовательно, является мерой того, сколько газа присутствует (например, в крови или альвеолах).


• парциальное давление каждого газа в смеси равно полному давление, умноженное на фракционный состав газа в смеси. Так, учитывая, что общее атмосферное давление (на уровне моря) составляет около 760 мм рт. и, кроме того, воздух содержит около 21% кислорода, тогда парциальное давление кислород в воздухе — 0.21 раз на 760 мм рт. Ст. Или 160 мм рт. Ст.
  

---

Парциальные давления O2 и CO2 в теле (нормальные условия, в состоянии покоя): (проверьте эту анимацию МакГроу-Хилла)

• Альвеолы ​​
• PO2 = 100 мм рт. Ст.
• PCO2 = 40 мм рт. Ст.
• Альвеолярные капилляры
• Ввод альвеолярных капилляров
• PO2 = 40 мм рт. Ст. (Относительно низкое потому что эта кровь только что вернулась из системного кровообращения и потеряла большую часть кислорода)
• PCO2 = 45 мм рт. Ст. (Относительно высокое потому что кровь, возвращающаяся из системного кровообращения, забрала углекислый газ)

В альвеолярных капиллярах происходит диффузия газов: кислорода диффундирует из альвеол в кровь и углекислый газ из кровь в альвеолы.

• Выход из альвеолярных капилляров
• PO2 = 100 мм рт. Ст.
• PCO2 = 40 мм рт. Ст.

Кровь из альвеолярных капилляров возвращается в левое предсердие и закачивается левым желудочком в системный кровоток. Эта кровь путешествует по артериям и артериолам в системный или организм, капилляры. Поскольку кровь проходит по артериям и артериолам, нет газа происходит обмен.

• Вход в системные капилляры
• PO2 = 100 мм рт. Ст.
• PCO2 = 40 мм рт. Ст.
• Клетки тела (в условиях покоя)
,00
• PO2 = 40 мм рт. Ст.
• PCO2 = 45 мм рт. Ст.

Из-за разницы парциальных давлений кислорода и углерода диоксид в системных капиллярах и клетках тела, кислород диффундирует из крови и в клетки, а углекислый газ диффундирует из клетки в кровь.

• Выход из системных капилляров
• PO2 = 40 мм рт. Ст.
• PCO2 = 45 мм рт. Ст.

Кровь из системных капилляров возвращается в сердце (правое предсердие) через венулы и вены (и газообмен не происходит, пока кровь находится в венулах и вены). Затем эта кровь перекачивается в легкие (и альвеолярный отросток). капилляры) правым желудочком.

---

Как кислород и углекислый газ транспортируются в крови?

• Кислород переносится кровью:

Поскольку почти весь кислород в крови переносится гемоглобином, соотношение между концентрацией (парциальным давлением) кислорода и насыщение гемоглобина (процент молекул гемоглобина, переносящих кислород) составляет важный.

Транспорт кислорода

Насыщение гемоглобина:

• степень, в которой гемоглобин в крови сочетается с O2
• зависит от РО2 в крови:

Взаимосвязь между уровнем кислорода и насыщением гемоглобина обозначено кривой диссоциации (насыщения) кислород-гемоглобин (дюйм график выше).Вы можете видеть, что при высоких парциальных давлениях O2 (см. Выше около 40 мм рт. ст.), сатурация гемоглобина остается довольно высокой (обычно около 75 — 80%). Этот довольно плоский участок диссоциации кислород-гемоглобин кривая называется «плато».

Напомним, что 40 мм рт. Ст. — типичное парциальное давление кислорода в клетки тела. Исследование кривой диссоциации кислород-гемоглобин показывает, что в условиях покоя только около 20-25% гемоглобина молекулы отдают кислород в системных капиллярах.Это важно (другими словами, «плато» имеет значение), потому что это означает, что вы имеют значительный запас кислорода. Другими словами, если вы станете более активен, и вашим клеткам нужно больше кислорода, кровь (молекулы гемоглобина) имеет много кислорода, чтобы обеспечить

Когда вы действительно станете более активными, парциальное давление кислорода в вашем (активные) клетки могут упасть ниже 40 мм рт. Посмотрите на кислород-гемоглобин кривая диссоциации показывает, что по мере снижения уровня кислорода насыщение гемоглобина также снижается — и резко снижается.Это означает, что кровь (гемоглобин) «выгружает» много кислорода в активные клетки — клетки, которые, конечно, нуждаются в больше кислорода.

Факторы, влияющие на кривую диссоциации кислород-гемоглобин:

Кривая диссоциации кислород-гемоглобин «сдвигается» при определенных условиях. Эти факторы могут вызвать такой сдвиг:

• более низкий pH
• повышенная температура
• подробнее 2,3-дифосфоглицерат (DPG)
• повышенный уровень CO2

Эти факторы меняются, когда ткани становятся более активными.Например, когда скелетная мышца начинает сокращаться, клетки этой мышцы используют больше кислорода, производят больше АТФ и производят больше отходов (CO2). Производство большего количества АТФ означает выделение большего количества тепла; поэтому температура в активной тканей увеличивается. Больше CO2 означает меньшее pH. Это потому, что эта реакция происходит, когда CO2 выпущенный:

CO2 + h30 ——> h3CO3 ——> HCO3 ^— + H ⁺

и больше ионов водорода = более низкий (более кислый) pH.Итак, в активных тканях есть более высокий уровень CO2, более низкий pH и более высокий температуры. Кроме того, при более низком уровне PO2 эритроциты увеличивают производство вещества, называемого 2,3-дифосфоглицератом. Эти меняющиеся условия (больше CO2, ниже pH, выше температура и др. 2,3-дифосфоглицерат) в активных тканях вызывают изменение структуры гемоглобина, что, в свою очередь, вызывает гемоглобин отказаться от кислорода. Другими словами, в активных тканях больше гемоглобина молекулы отдают кислород.Другими словами, Кривая диссоциации кислород-гемоглобин «сдвигается вправо» (как показано голубая кривая на графике ниже). Это означает, что при данном частичном давление кислорода, процент насыщения гемоглобином должен быть ниже. Например, на графике ниже экстраполировать до «нормальной» кривой (зеленая кривая) от PO2 до 40, затем более, и насыщение гемоглобином составляет около 75%. Затем экстраполируйте к «смещенной вправо» (голубой) кривой от значения PO2 40, затем выше, и насыщение гемоглобином составляет около 60%.Итак, смена вправо ‘на кривой диссоциации кислород-гемоглобин (показанной выше) означает, что гемоглобин выделяет больше кислорода — именно то, что нужно клетками активной ткани!

---

Двуокись углерода — переносится из клеток организма обратно в легкие как:

1 — бикарбонат (HCO3) — 60%
• образуется при объединении CO2 (выделяемого клетками, производящими АТФ) с h3O (из-за фермента красных кровяных телец, называемого карбоангидраза), как показано на диаграмме ниже
2 — карбаминогемоглобин — 30%
• образуется при соединении CO2 с гемоглобином (гемоглобин молекулы, которые отказались от кислорода)
3 — растворен в плазме — 10%

Транспорт углекислого газа

Обмен СО2 в альвеолах

---

Контроль дыхания

Ваша частота дыхания меняется.Когда активен, например, ваш респираторный курс идет вверх; когда менее активен или спит, скорость идет вниз. Кроме того, хотя дыхательные мышцы работают произвольно, вы не можете сознательно контролируйте их, когда спите. Итак, как частота дыхания изменены и как контролируется дыхание, когда вы не осознанно думаешь о дыхании?

Ритмичность центр мозгового вещества:

• контролирует автоматическое дыхание
• состоит из взаимодействующих нейронов, которые активируются либо во время вдоха (I нейронов) или истечения (E нейроны)
• I нейроны — стимулируют нейроны, которые иннервируют дыхательные мышцы (чтобы о вдохновении)
• E нейроны — ингибируют I нейроны (чтобы « выключить » I нейроны и об истечении срока)

Центр апнейстики (расположен в мосту) — стимулирует I нейроны (способствует вдохновение)

Пневмотаксический центр (также расположен в мосту) — подавляет апнейстический центр и подавляет вдох

Факторы, участвующие в увеличении частоты дыхания

• Хеморецепторы — расположены в аорте и сонных артериях (периферические хеморецепторы) & в мозговом веществе (центральные хеморецепторы)
• Хеморецепторы (больше стимулируются повышенным уровнем CO2 чем за счет снижения уровня O2)> стимулировать ритмичность Площадь> Результат = учащение дыхания

Тяжелые упражнения ==> значительно увеличивает частоту дыхания

Механизм?

• НЕ повышенный CO2
• Возможные факторы:
• рефлексы, возникающие при движениях тела (проприорецепторы)
• высвобождение адреналина (во время тренировки)
• импульсы из коры головного мозга (могут одновременно стимулировать ритмичность области и двигательных нейронов)
  

---

Ссылки по теме:

Дыхательная система

Введение к Анатомия: Дыхательная система

---

Назад к программе BIO 301

Лекция Примечания 1 — Структура клетки и метаболизм

Лекция Примечания 2 — Нейроны и нервная система I

Лекция Примечания 2b — Нейроны и нервная система II

Лекция Примечания 3 — Мышца

Лекция Примечания 4 — Защита крови и тела I

Лекция Примечания 4b — Защита крови и тела II

Лекция Примечания 5 — Сердечно-сосудистая система

---

Кислородная резка | Статья о кислородной резке в The Free Dictionary

(также газовая резка), метод резки металлических деталей, основанный на свойствах металлов, нагретых до температуры воспламенения горения в промышленном кислороде.Кислородная резка выполняется путем предварительного нагрева металла до 1200–1300 ° C и направления на него потока кислорода, который прожигает металл и рассекает его. Образующиеся оксиды железа вытекают в расплавленном состоянии и выдуваются из области реза. Метод применяется для резки изделий из низколегированных и среднеуглеродистых сталей толщиной обычно от 1 мм до 200–300 мм (возможна резка стали толщиной до 2 м).

Кислородная резка производится резаком — специальной сварочной горелкой, оснащенной дополнительным устройством для подачи кислорода.В зависимости от газа, используемого для предварительного нагрева металла, различают ручную и машинную ацетилено-кислородную, водородно-кислородную и бензиново-кислородную резку. Машинная резка с кислородом обеспечивает высокую точность и чистоту реза с высокой производительностью. Вырезка по трафаретам, специальным направляющим и чертежам, которые можно копировать в любом масштабе, выполняется на станках. Также можно использовать несколько фрез для одновременного вырезания нескольких лекал. Кислородную резку можно автоматизировать с помощью фотоэлектрических устройств.

Разновидностью кислородной резки является кислородно-флюсовая резка, которая используется для разделения труднообрабатываемых металлов (высокохромистых и хромоникелевых сталей), а также чугуна и алюминиевых сплавов. В этом случае процесс может быть облегчен путем вдувания порошкообразных флюсов в зону резки вместе с кислородом. Помимо сепарационной кислородной резки, при которой поток кислорода почти перпендикулярен поверхности металла, также используется кислородная обработка. В этом случае струя направлена ​​под небольшим углом (почти параллельно) к поверхности металла.

Кислородная резка широко применяется в машиностроении, судостроении, черной и цветной металлургии, строительстве. Помимо кислородной резки, в промышленности широко применяется плазменная резка.

СПРАВКА

Хренов Н.К. Сварка, резка и пайка металлов, 4 изд. Москва, 1973.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979).